【机情无限 精彩毕设】机械2025届毕业设计（论文）中期检查优秀案例分享第一期——基于线激光的曲面面形测量平台设计和关键算法研究

学生姓名：李怡萌

班    级：机械2021-05班

指导教师：韩艳君

毕设题目：基于线激光的曲面面形测量平台设计和关键算法研究

一、概况

1.选题意义

在现代制造业蓬勃发展的进程中，产品的精度要求日益提高，尤其是在航空航天、汽车制造、精密仪器等领域，复杂曲面零部件的广泛应用对曲面面形测量技术提出了更高的挑战。传统的接触式测量方法，如三坐标测量仪，虽然具有较高的测量精度，但存在测量速度慢、容易损伤被测表面以及对复杂曲面的可达性有限等问题。而非接触式测量方法中的线激光测量技术凭借其高速度、高精度、非接触式测量以及对复杂曲面良好的适应性等优势，逐渐成为曲面面形测量的重要研究方向。

本毕业设计聚焦于基于线激光的曲面面形测量平台的设计与关键算法研究，旨在开发一套能够对复杂曲面形状进行高精度测量的系统。该系统的研究与开发不仅有助于满足现代制造业对高精度曲面测量的迫切需求，提升产品的质量控制水平，还将为相关领域的技术创新和产业升级提供重要的技术支撑。

2.任务分解

（1）收集并阅读国内外关于线激光测量技术及曲面面形测量的科技文献资料15篇以上（至少5篇外文资料），了解当前技术现状和发展趋势，撰写5000字以上的文献综述，确保思路清晰、内容全面。

（2）深入学习线激光测量原理，了解相关数据处理算法，并研究现有测量平台的设计。

（3）研究适用于曲面测量的算法，包括点云数据处理、表面重建及误差分析等，进行相应的程序开发。

（4）完成线激光测量平台的初步搭建，进行功能测试和性能评估。

（5）完成1.5万字以上的毕业设计论文，详细描述设计过程、技术细节及实验结果。

二、已完成工作

1. 收集并阅读国内外关于线激光测量技术及曲面面形测量的科技文献资料15篇以上，了解当前技术现状和发展趋势，并完成5篇外文资料的翻译，撰写5000字以上的文献综述。

2. 学习线激光测量原理，了解相关数据处理。

图 1线激光测量原理

3. 算法研究学习：点云数据的生成、点云数据预处理、点云滤波、点云配准、表面重建，最后分析误差来源，完成误差分析。

图 2算法框图及Matlab可视化结果呈现

图 3算法研究其他应用案例结果呈现

    4. 测量平台设计：研究现有测量平台，完成传感器夹具设计。

图 4现有测量平台-五轴抛光台和传感器

图 5传感器夹具设计

三、下一步工作计划

  1. 传感器夹具的加工，曲面面形测量平台的搭建。

  2. 进行功能测试和性能评估：测量搭建完成后，对测量平台进行全面的功能测试和性能评估。针对不同类型的复杂曲面工件进行实际测量实验，采集测量数据，并运用开发的算法对数据进行处理和分析，验证测量系统的可靠性和准确性。

  3. 完成毕业论文的撰写，准备答辩工作。

问题一：为什么表面重建算法在泊松重建、NURBS重建和三角剖分重建中选择了三角剖分重建呢？

回答：在表面重建算法研究中比较各个算法优缺点最终选择三角剖分。泊松重建更适用于封闭曲面假设，泊松重建基于隐式函数理论，要求输入点云必须是完整封闭曲面。曲面数据被故意删除中心区域后，算法试图强制封闭孔洞，导致虚假表面生成。NURBS重建会参数化本质缺陷，匀参数化假设，NURBS默认参数化方式无法适应复杂曲面曲率的剧烈变化，导致特征丢失。而Delaunay三角剖分适应非封闭点云，不要求数据完整，适合工业局部扫描。且保留了几何特征，三角网格更贴合原始数据，避免过度平滑。

问题二：未来工作计划以及能否按时完成？

回答：我的下一步计划是完成传感器夹具的加工，后进行曲面面形测量平台

的搭建。搭建完成后进行功能测试和性能评估，最终完成论文撰写工作。可以按时完成计划内容。

这次中期答辩是我大学生涯中一次难忘的经历，不仅让我对自己的研究有了更清晰的认识，也让我看到了自身的成长与不足。回顾整个过程，我收获颇多，也深刻体会到学术研究的严谨与挑战。

答辩过程中，评审老师提出的问题和建议让我受益匪浅。我深刻体会到，学术研究不是闭门造车，而是需要不断交流、吸收他人意见，才能让研究更加完善。学术研究是一个不断修正、提升的过程，而接受批评并改进，恰恰是成长的关键。

这次答辩让我更加明确了接下来的方向，也让我对最终的毕业论文充满信心。感谢韩艳君老师的耐心指导和评审老师们的宝贵意见，我会继续完善研究，争取在终期答辩中交出更成熟的成果。